Князь-Владимирский собор построен в 1741–1742 г. по проекту известного зодчего М.Г.Земцова. На этом месте еще в 1708 году стояла деревянная церковь во имя св. Николая, затем его сменил мазанковый храм, на освящении которого в 1719 году присутствовал сам Петр I. Это была не просто приходская церковь, а соборный храм. В то время он превосходил по своим размерам и числу престолов другие существующие храмы (Троицкий, Петропавловский, Исаакиевский).

В 1740 году Анна Иоанновна повелела Доменико Трезини возвести здесь новый каменный храм и планировала посвятить его святому Иоанну Предтече – небесному покровителю своего отца. Храм задумался однокупольным. Однако императрица вскоре умерла, и строительство приостановили. Оно было возобновлено в 1747 году при Елизавете Петровне. Дочь Петра хотела подчеркнуть преемственность власти Санкт-Петербурга из Москвы – обновленный собор обрел новое посвящение и традиционное пятиглавие, наподобие московского Успенского собора.

К сожалению, и на этот раз строительство затянулось. Проект был завершен только в 1765 году архитектором Антонио Ринальди. Медленными темпами строительство продвигалось до 1772 года, когда деревянный Успенский собор был уничтожен пожаром. Работами по восстановлению собора руководил И.Е.Старов, и в 1789 году храм вновь был открыт.

В это время Россия активно осваивала Причерноморье, вошедшее в состав империи в результате войны с Турцией. Борьба за черноморские рубежи в XVIII веке не могла не оживить в памяти деяния св. равноапостольного князя Владимира. В 1778 году в устье Днепра был заложен город Херсон, свое название он получил в честь Херсонеса, где великий князь Владимир принял крещение. 22 сентября 1782 года. Екатерина II учредила орден святого Владимира “в поощрение службы военной и гражданской”. Императрица пожелала, чтобы церковь Успения на Петроградской (тогда – Петербургской) стороне была освящена в честь князя Владимира.

Главный объем увенчан мощным пятиглавием, интерьер разделен пилонами на три нефа, стены расчленены пилястрами дорического ордера. Рядом с собором – 3-ярусная, отдельно стоящая колокольня. Запоминающийся рисунок крестов Князь-Владимирского собора был создан Антонио Ринальди. Иконостас выполнен по проекту И.Е.Старова в стиле ампир (1823).

Собору принадлежала часовня св. Александра Невского у Тучкова моста. Она была построена на пожертвования прихожан в 1882–1886 годах в память императора Александра II Освободителя. Проект часовни безвозмездно составил архитектор Н.Н.Ковригин.

Собор практически все время был действующим, закрылся он только один раз – в 1925–1926 годах. С весны 1938 по весну 1941 года храм даже имел статус кафедрального собора Ленинградской митрополии. В день, когда началась Великая Отечественная война, митрополит Ленинградский Алексий служил литургию в Князь-Владимирском соборе: 22 июня 1941 года отмечался праздник Всех святых, в земле Российской просиявших.

К главной святыни храма – чудотворной Казанской иконе Божией Матери – неиссякаемым потоком шли паломники все 900 дней блокады. По свидетельству очевидцев "стали трамваи, прекратилась подача электрического света, керосина не было. В предутренней тьме, озаряемой вспышками орудийных выстрелов, чрез глубокие сугробы неубранного снега спешили священники, певчие, служащие и прихожане собора со всех концов города… Певчие пели в пальто с поднятыми воротниками, закутанные в платки, в валенках, а мужчины даже в скуфьях. Так же стояли и молились прихожане".

Пасхальные богослужения в Ленинграде и в 1942, и в 1943, и даже в 1944 годах были перенесены на раннее утро. В первую блокадную Пасху, в ночь с 4 на 5 апреля 1942 года, был совершен массированный налет на осажденный город. В ту ночь Князь-Владимирский собор получил многочисленные повреждения осколками снарядов, на его южном фасаде были выбиты почти все окна.

Во время войны духовенство и прихожане пожертвовали на военные нужды 3,5 миллиона руб., что составило 21,5% взносов от всех 8 действовавших храмов Ленинграда или порядка 1% общецерковных сборов. При этом в пользу Красного Креста собор направил средств больше, чем какой–либо другой ленинградский храм. В 1946 году удалось восстановить колокольный звон собора, причем большой колокол отливали в Финляндии.

Сегодня при храме ведется работа по сбору и обработке материалов о жертвах большевистских гонений на веру и верующих. В церковном доме Князь-Владимирского собора более 10 лет успешно действует воскресная школа, открыта приходская библиотека, занимается детский хор "Горчичное зернышко", организован народный хор, который поет за ранними литургиями по воскресным и праздничным дням.